JPH025962B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は原子力発電の安全装置に関し、より
具体的には原子炉内の蒸気発生器を非常時に崩壊
熱により空だきにならないよう冷却する蒸気発生
器の非常用２次側給水装置に関するものである。

近年の石油エネルギーの高騰は、電気エネルギ
ー獲得の多様化をもたらし、原子力発電による電
気エネルギーの取得はその中でも最も重要視され
ている。

この原子力発電は、ウラン等の分裂性物質が分
裂時に放出する熱エネルギーを、蒸気に変換し、
この蒸気でタービン、発電気を駆動し、電気エネ
ルギーに変換するシステムである。

しかしながら分裂性物質は、中性子照射による
該分裂時に発生する熱とともに人体に有害な核分
裂生成物を生成し系内に内蔵するため、もし万一
事故が発生すると核分裂生成物が放出され、公衆
に放射線障害を与えるから、原子炉等の周辺には
二重、三重の安全装置を施し、安全性信頼性の確
保がなされている。

例えば加圧水型の原子力発電所について説明す
ると、第１図はこのシステムの要部を示すもの
で、燃料要素の集合体と冷却材の軽水からなる原
子炉１で核分裂を起こし、そのとき発生した熱エ
ネルギーを蒸気発生器２に軽水等の冷却材で移送
（この原子炉１と蒸気発生器２との循環経路が一
般的に１次系もしくは１次系路と呼ばれており、
後述する蒸気発生器２とタービン、復水器等を循
環する２次系もしくは２次系経路とは明確に区別
されている）し、蒸気発生器２内の伝熱管３の内
部を通過するとき、蒸気発生器２内の２次冷却水
に熱エネルギーを伝達し、２次冷却水を気化せし
め蒸気が発生する。

この発生した蒸気は、第１図において矢印Ａで
示すように、主バルブ４を通りタービン５を回転
させ、タービン５と連結された発電機を回転させ
熱エネルギーを電気エネルギーに変換するととも
に、余熱を復水器６内で放出し液相に凝縮し前記
蒸気発生器２に再び給水ポンプ７で返送される。

原子力発電の基本的なシステムは、上記のよう
な方法で熱エネルギーを電気エネルギーに変換す
るものである。

そして、これらの原子力発電システムは、もし
万一２次系の給水ポンプ７や系統に故障が発生し
たり、給水ポンプ７の電源が停止し蒸気発生器２
への給水機能が喪失された場合には、原子炉１も
停止すべく安全対策が施されている。しかしなが
らこの場合原子炉１が停止しても、崩壊熱は排除
されるものでなく、炉心の熱は蒸気発生器２に、
１次冷却ポンプや自然循環で移送される。ところ
が２次系の給水は停止したままであり、１次系よ
り熱の移送が一方的になされると、蒸気発生器２
内の２次冷却水は蒸発し続け、蒸気発生器２内の
管板８は露出し、高温のため伝熱管３との接続部
が溶融したり、熱歪により放射性物質を多量に含
む１次冷却水が漏洩する事故となり、周辺環境を
放射性物質により汚染し、一般公衆に放射能障害
を与える恐れもある。従つて従来の原子力発電シ
ステムでは、非常用バルブ９を開口し、原子炉の
停止後の崩壊熱で発生した蒸気発生器２内の蒸気
で、非常用タービン１０を駆動し、非常用タービ
ン１０に連動された非常用給水ポンプ１１を駆動
させ、補給水タンク１２より冷却水を蒸気発生器
２に供給することで上記事故の未然防止を図つて
いた。そして更に上記事故の未然防止を確実にな
らしめるため、非常用タービン１０、非常用給水
ポンプ１１等は常に予備用を含む２台分が用意さ
れ、その上これらの非常用設備は、耐震設計上最
も厳しいクラスの構造を有する補助建屋に設置さ
れていた。

このように従来の原子力発電システムにおいて
は、２次系の冷却水の停止等の事故に対し二重・
三重の安全対策を講じていたものであるが、上記
非常用の装置等はいずれもポンプ等の動的機構を
有するものであり、近年の原子力発電システムの
設置環境に対する厳しい保全要求からすれば動的
機構は必然的に故障を考えねばならず、もし万一
非常用ポンプ１１等が故障し一台は保守というこ
とを考慮したら、更に予備装置の準備や補助建屋
の増築等が必要とされ一般公衆に安全性を確約す
る上で問題のあるところであつた。

この発明は、このような原子力発電システムの
安全上の問題点に鑑みなされたもので、その目的
とするところは、蒸気発生器の非常用２次側給水
装置において、高所に貯水タンクを設置し、非常
時において蒸気発生器と貯水タンクとを連通する
バルブを開口し、蒸気発生器から生ずる蒸気を貯
水タンク内で液化させ、貯水タンクから蒸気発生
器への給水を動的機構を介在させることなく自然
環境のみで行なうことにより、非常時においても
蒸気発生器の事故による二次災害の発生を未然に
かつ確実に防止できる蒸気発生器２次側給水装置
を提供するところにある。

以下にこの発明の好適な実施例を図面を参照し
説明する。

第２図はこの発明による蒸気発生器の非常用２
次側給水装置を示す一実施例であり、前記従来例
と同一もしくは相当する装置等については、同一
符号を付すものである。

この実施例においては、原子炉格納容器は、鉄
筋コンクリート製の内壁２０とその内側の鋼製の
内容器２１とで構成されており、内容器２１内に
原子炉１及び蒸気発生器２等が収納されている。
そして前記内壁２０の外側には、鉄筋コンクリー
ト製の外壁２２が、基壁２３上に内壁２０と一体
的に形成されており、内壁２０と外壁２２とで画
成する間隙部の上端を鉄筋コンクリート等で床、
天井を形成し、鋼板或いはステンレス鋼等のライ
ニングを施した液密・気密性の貯水タンク２４が
蒸気発生器２よりも高所に設置されている。

この貯水タンク２４の上部は、蒸気発生器２の
上端から容器内で発生した蒸気を主バルブ４を介
してタービン５に送出する２次系の配管部を分岐
し、第１のバルブ２５を介して蒸気発生器２と連
通されているとともに、貯水タンク２４の下部は
蒸気発生器２の２次側給水管と第２のバルブ２６
を介して連通されている。

２次系の給水ポンプ７や系統に故障を生じた非
常時においては、前述の従来例で設明したと同様
に、非常用バルブ９を開口し非常用タービン１０
を駆動し、非常用ポンプ１１により蒸気発生器２
に給水がなされるとともに、上記第１のバルブ２
５及び第２のバルブ２６を開口し、蒸気発生器か
ら生じる蒸記を前記貯水タンク２４内で潜熱を吸
収し液相に凝縮せしめ、貯水タンク２４下部から
自然落下により給水せしめる。

この場合第１のバルブ２５の開口手段として
は、非常時においては主バルブ４が閉じられ、蒸
気を送出する配管内は高圧となるため、この高圧
を利用して自動開口せしめることも可能である
し、遠隔操作により開口せしめることも可能であ
る。また貯水タンク２４内で蒸気の潜熱を吸収す
る構成としては、第２図に示すように貯水タンク
２４内を液相部２７と気相部２８に分け、液相部
２７内に外部よりポンプ等により冷却水を循環さ
せる冷却水用パイプ２９を浸漬する構成や、第３
図に示すように液相部２７を貯水タンク２４内に
ほぼ満たし、前記第１のバルブ２５と前記第２の
バルブ２６間を蛇腹状のパイプ３０で連結し、前
記冷却水用パイプ２９と同様に液相部２７に浸漬
する構成等が可能である。この場合に気相部２８
に、窒素ガス等を封入することや気密膜を設け冷
却水として脱酸素水を使用することは、貯水タン
ク２４内の圧力調整や配管等の内部腐食を防止で
き安全上からは更に前記タンク２４内の圧力の急
上昇を防止するため、安全弁３１や圧力調整弁３
２を設けた方が望ましいものである。

更には貯水タンク２４の設置場所としては、蒸
気発生器２より高所に設置すれば良いものである
が、高所に設置するため耐震設計の必要性や保守
点検の容易性を考慮すると、第２図に示すように
原子炉等の格納容器の内壁２０の外側に外壁２２
を設け、内壁２０と外壁２２の間に設置し、かつ
内壁２０と外壁２２を同一基礎２３に一体となす
ことが望ましいものである。この場合放射性物質
等の有害物質を放出する、原子炉１及び蒸気発生
器２等で形成される１次系の配管、機械等は、内
壁２０及び外壁２２の二重壁で囲まれ、かつ気
密・液密性の空間を介在させることが可能とな
り、有害物質が外部に漏洩する可能性が極めて少
くなり安全性がより一層確保される。

なお、この実施例においては、従来より設置さ
れていた非常用蒸気発生器２次側給水装置と、本
発明による給水装置とを併設する場合について説
明したが、本発明による給水装置だけで非常時に
おいて、蒸気発生器に給水できることはいうまで
もなく可能であり、この場合においては予備用を
含めた非常用タービン、非常用給水ポンプ等は不
要となり、その上これらを耐震構造の補助体屋に
収納する必要性もなくなり経済上あるいは工期を
短縮する上でも有利となる。

以上のようにこの発明は、蒸気発生器の非常用
２次側給水装置を原子炉及び蒸気発生器を内部に
収納する格納容器と高所に設置された貯水タンク
とから構成し、蒸気発生器の蒸気を送出する２次
系の配管部を分岐し、第１のバルブを介して貯水
タンク内に蒸気を導入するように連通し、前記貯
水タンクの下部と蒸気発生器の２次側給水管とを
第２のバルブを介して連通し、非常時において前
記第１のバルブ及び前記第２のバルブを開口し、
蒸気を貯水タンク内で液化せしめ貯水タンク下部
より自然落下させ、蒸気発生器２次側給水管に給
水する循環経路を形成することにより、非常時に
おいて動的機構を介在させることなく蒸気発生器
内で生じた蒸気を静的装置と自然循環により液化
せしめ再び蒸気発生器に重力による自然落下で供
給できる閉回路が形成され、蒸気発生器内の管板
上に常に一定量の給水を存在させ、管板の破損等
が極めて確実に防止される装置であるとともに、
従来のように非常用装置及びそれらの予備装置が
不要となり経済性に優れる装置である。

更には収格納器と一体に貯水タンクを設置した
場合にあつては、原子炉内からの有害物質の漏出
が、一層確実に防止出来る極めて有益な発明であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の非常用蒸気発生器２次側給水
装置を示す断面図であり、第２図は本発明に係る
蒸気発生器の非常用２次側給水装置を示す一実施
例の断面図である。第３図は本発明に係る蒸気発
生器の非常用２次側給水装置に使用される貯水タ
ンクの他の実施例を示す断面図である。 １……原子炉、２……蒸気発生器、３……伝熱
管、４……主バルブ、５……タービン、６……復
水器、７……給水ポンプ、８……管板、９……非
常用バルブ、１０……非常用タービン、１１……
非常用給水ポンプ、１２……補給水タンク、２０
……内壁、２１……内容器、２２……外壁、２３
……基礎、２４……貯水タンク、２５……第１の
バルブ、２６……第２のバルブ、２７……液相
部、２８……気相部、２９……冷却水用パイプ、
３０……蛇腹状のパイプ、３１……安全弁、３２
……圧力調整弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 原子炉及び蒸気発生器を内部に収納する格納
   容器と高所に設置された貯水タンクとからなり、
   該蒸気発生器からタービン等に蒸気を送出する２
   次系の配管部を分岐し第１のバルブを介して貯水
   タンクに蒸気を導入するようにして連通し、該貯
   水タンク下部と該蒸気発生器の２次側給水管とを
   第２のバルブを介して連通し、非常時において該
   第１のバルブ及び該第２のバルブを開口し該蒸気
   発生器から生ずる蒸気を該貯水タンク内で潜熱を
   吸収し液相に凝縮せしめ該貯水タンク下部より自
   然落下させ該蒸気発生器に給水する循環経路を形
   成してなることを特徴とする蒸気発生器の非常用
   ２次側給水装置。 ２ 前記格納容器本体の外側に外壁を一体に形成
   し、該容器本体と該外壁間の上部を前記貯水タン
   クとなすことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の蒸気発生器の非常用２次側給水装置。 ３ 前記貯水タンクを外部より冷却水を循環して
   なる液相部と、その上部に窒素ガスを封入した気
   相部または気密膜で空気が液相部に入らないよう
   にした空間とで形成し、前記蒸気発生器の２次系
   の配管部と該気相部とを連通してなることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の
   蒸気発生器の非常用２次側給水装置。 ４ 前記貯水タンクを外部より冷却水を循環して
   なる液相部となし、該液相部内に前記蒸気発生器
   の２次系の配管部と該蒸気発生器２次側給水管を
   連通する経路を浸漬してなることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項または第２項記載の蒸気発生
   器の非常用２次側給水装置。